Разберёмся в вопросе, что такое сила тяги. Как следует из самого названия – это сила, которую необходимо прикладывать к телу, чтобы оно находилось в состоянии постоянного движения.
Если её убрать, то тело, будь то автомобиль, электровоз, космическая ракета или санки, со временем остановится. Это произойдёт потому, что на тело всегда действуют силы, которые заставляют его стремиться к состоянию покоя:
Обратимся к законам Ньютона, которые хорошо описывают механическое движение тел. Из школьной программы мы знаем, что есть первый закон Ньютона, который описывает закон инерции. Он гласит, что любое тело, если на него не действуют силы, или если их равнодействующая равна нулю, движется прямолинейно и равномерно, или же находится в состоянии покоя. Это означает, что тело, пока на него ничто не действует, будет двигаться с постоянной скоростью v=const или пребывать в состоянии покоя сколько угодно долго, пока какое-то внешнее воздействие не выведет тело из этого состояния. Это и есть движение по инерции.
Надо сказать, что этот закон справедлив лишь в так называемых инерциальных системах отсчёта. В неинерциальных системах отсчёта этот закон не действует и нужно использовать второй закон Ньютона. В таких системах отсчёта тело тоже будет двигаться по инерции, но оно будет двигаться с ускорением, стремясь сохранять своё движение, т.е. на него также не будут действовать никакие внешние силы, кроме силы инерции, стремящейся двигать тело в том направлении, в каком оно двигалось до воздействия. Тут мы приходим к рассмотрению второго закона Ньютона, который также справедлив в инерциальных системах отсчёта, т. е. в таких системах отсчёта, в которых тело движется с постоянной скоростью либо находится в покое.
Этот закон утверждает, что для того, чтобы вывести тело из состояния покоя или равномерного движения, к нему необходимо приложить силу, равную F=m•a, где m — это масса тела, a — ускорение, сообщаемое телу. Зная эти законы, можно рассчитать силу тяги (двигателя автомобиля, ракетного двигателя или, например, лошади, тянущей нагруженную повозку).
Рассмотрим простейший пример. Ваш ребёнок сел на санки и просит вас его покатать. С какой силой вам нужно тянуть эти санки, чтобы ребёнок остался доволен быстрой ездой ? Пока санки с ребёнком остаются в состоянии покоя, все силы, действующие на них, уравновешены. Состояние покоя — это частный случай инерции. Здесь на санки действуют две силы: тяжести Fт = m•g, направленная вертикально вниз, и нормального давления N, направленная вертикально вверх. Поскольку санки не движутся, то N – m•g = 0. Тогда из этого равенства следует, что N = m•g.
Когда вы решили покатать своего ребёнка, вы прикладываете силу тяги (Fтяги) к санкам с ребёнком. Когда вы начинаете тянуть санки, возникает сопротивление движению, вызванное силой трения (Fтр.), направленной в противоположную сторону. Это так называемая сила трения покоя. Когда тело не движется, она равна нулю. Стоит потянуть за санки — и появляется сила трения покоя, которая меняется от нуля до некоторого максимального значения (Fтр. max). Как только Fтяги превысит Fтр.max, санки с ребёнком придут в движение.
Чтобы найти Fтяги, применим второй закон Ньютона: Fтяги – Fтр.max = m•a, где a – ускорение, с которым вы тянете санки, m – масса санок с ребёнком. Допустим, вы разогнали санки до определённой скорости, которая не изменяется. Тогда a = 0 и вышеприведённое уравнение запишется в виде: Fтяги – Fтр. max = 0, или Fтяги = Fтр.max. Есть известный закон из физики, который устанавливает определённую зависимость для Fтр.max и N. Эта зависимость имеет вид: Fтр.max = fmax • N, где fmax – максимальный коэффициент трения покоя.
Если в эту формулу подставить выражение для N, то мы получим Fтр.max = fmax•m•g. Тогда формула искомой силы тяги примет вид: Fтяги = fmax•m•g = fск•m•g, где fск = fmax – коэффициент трения скольжения, g – ускорение свободного падения. Допустим, fск = 0,7, m = 30 кг, g = 9,81 м/с², тогда Fтяги = 0,7 • 30 кг • 9,81 м/с² = 206,01 Н (Ньютона).
Рассмотрим ещё пример. У вас есть автомобиль, мощность двигателя которого N. вы едете со скоростью v. Как в этом случае узнать силу тяги двигателя вашего автомобиля ? Поскольку скорость автомобиля не меняется, то Fтяги уравновешена силами трения качения, лобового сопротивления, трения в подшипниках и т. д. (первый закон Ньютона). По второму закону Ньютона она будет равна Fтяги = m•a. Чтобы её вычислить, достаточно знать массу автомобиля m и ускорение a.
Допустим, вы разогнали свой автомобиль до скорости v за какое-то время t, проехав расстояние s. Тогда Fтяги будет легко рассчитана по формуле: Fтяги = m•v/t. Как и в примере с санками, справедлива также такая формула: Fтяги = f•m•g, где f – коэффициент трения качения, который зависит от скорости автомобиля (чем больше скорость, тем меньше этот коэффициент).
Но что делать, если масса автомобиля m, коэффициент трения качения f и время разгона t неизвестны ? Тогда можно поступить по-другому. Двигатель вашего автомобиля при разгоне совершил работу A = Fтяги • s. Поскольку формула расстояния имеет вид s = v•t, то выражение для работы будет таким: A = Fтяги • v • t. Разделив обе части этого равенства на t, получим A/t = Fтяги • v. Но A/t = N – это мощность двигателя вашего автомобиля, поэтому N = Fтяги • v. Отсюда уже получим искомую формулу: Fтяги =N/v.
Допустим, вы разогнали свой автомобиль до скорости v = 180 км/ч, а мощность его двигателя N = 200 л. с. (лошадиных сил). Чтобы вычислить Fтяги двигателя, необходимо прежде перевести указанные единицы измерения в единицы СИ, т. е. международной системы измерения. Здесь 1 л. с. = 735,499 Вт, поэтому мощность двигателя составит N = 200 л. с. • 735,499 Вт/л. с. = 147099,8 Вт. Скорость в системе СИ будет равна v = 180 км/ч = 180 • 1000 м/3600 с = 50 м/с. Тогда искомое значение будет равно Fтяги = 147099,8 Вт/50 (м/с) = 2941,996 Н ~ 2,94 кН (килоньютона).
Около 3 килоньютонов. Много это или мало ? Допустим, вы жмёте 100 килограммовую штангу. Чтобы её поднять, вам нужно преодолеть её вес, равный P = m•g = 100 кг • 9,81 м/с² = 981 Н (ньютон)~0,98 кН. Полученное для автомобиля значение Fтяги больше веса штанги в 2,94/0,98 = 3 раза. Это равносильно тому, что вы будете поднимать штангу массой в 300 кг. Такова сила тяги двигателя вашего автомобиля (на скорости 180 км/ч).
Таким образом, зная школьный курс физики, мы можем с лёгкостью вычислить силу тяги:
Видео
В нашем видео вы найдете интересные опыты, поясняющие, что такое сила тяги и сила сопростивления.
liveposts.ru
Черноуцан А.И. Кое-что о силе тяги //Квант. — 1992. — № 5. — С. 42-44.
По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала "Квант"
В задачах по механике, особенно из раздела «Механическая мощность», часто встречается величина, называемая силой тяги — поезда, автомобиля, самолета, велосипеда и т. п. Что это за сила? Какова ее природа?
Иногда можно услышать ответ, что, поскольку автомобиль, например, приводится в движение двигателем, то и сила тяги действует со стороны двигателя. Это, конечно, не так. Внутренние силы, действующие со стороны одной части системы на другую, не могут изменить скорость системы как целого — это противоречило бы закону сохранения импульса. Тогда становится ясно, что надо рассматривать силы, действующие на транспортное средство извне, со стороны внешнего мира. Так, в случае автомобиля или поезда сила тяги — это сила трения покоя, действующая на ведущие колеса со стороны дороги, в случае самолета — сила реакции отбрасываемого назад воздуха. Правда, для того чтобы сила трения покоя была направлена вперед, двигатель должен вращать колеса в нужном направлении, заставляя их как бы цепляться за дорогу и создавать силу тяги. Так что без двигателя действительно далеко не уедешь...
Зачем же вводить некую силу тяги, а не писать прямо «сила трения покоя» или «сила реакции воздуха»? Оказывается, удобно все силы, действующие на транспортное средство со стороны окружающих тел, разделить на две части: одну часть назвать силой тяги FT, а другую — силой сопротивления FC. В этом случае, во-первых, приобретают универсальный вид уравнения движения. Так, для автомобиля, поднимающегося в гору с уклоном α, запишем
Во-вторых, через силу тяги весьма просто выражается полезная механическая мощность:
\(~P_0 = F_T \upsilon\) , (2)где υ — скорость транспортного средства. (Как будет показано дальше, эту формулу можно считать в каком- то смысле определением полезной мощности транспортного средства.) Формулы (1) и (2) вместе позволяют понять многие процессы, происходящие при разгоне или движении транспортных средств.
Например, автомобилисты знают, что при разгоне автомобиля по горизонтальной дороге невыгодно включать большую мощность на малых скоростях. И действительно — когда сила тяги, равная \(~\frac{P_0}{\upsilon}\), достигнет максимальной силы трения покоя μN, начнется пробуксовка колес, что является крайне нежелательным. А максимальную мощность Pmax можно использовать только при достижении скорости \(~\upsilon_0 = \frac{P_{max}}{\mu N}\), а до этого мощность надо плавно наращивать. Наверное, большинство из вас все это хорошо понимают и так, и взяться за написание этой заметки меня заставило совсем другое. Дело в том, что формула для полезной мощности (2), соответствуя внешне определению механической мощности и поэтому не привлекая особого внимания, содержит в себе неожиданный парадокс. Должен признаться, что сам я долгое время не обращал на него никакого внимания. В чем же он заключается?
Как уже говорилось, сила тяги автомобиля, например, есть не что иное, как сила трения покоя, приложенная со стороны дороги к нижним точкам ведущих колес. Но эти точки (разумеется, если колеса не проскальзывают) касаются дороги, т. е. имеют скорость, равную нулю. Значит, работа силы трения покоя, а следовательно, и работа силы тяги, равна нулю!
В первый момент, когда я это понял, у меня возникло ощущение легкого испуга. Нет, я не испугался за закон сохранения энергии — энергия совсем не обязательно должна поступать в систему извне. Хотя внутренние силы, возникающие при работе двигателя, не способны изменить импульс системы, они вполне могут изменить ее энергию. Например, если в двигателе используется энергия сгорания топлива, то часть этой энергии при работе двигателя теряется, а часть превращается в полезную механическую энергию. А вот при отсутствии в системе двигателя, поставляющего необходимую энергию, внешняя сила тяги должна быть «устроена» так, чтобы самой совершать работу. (Пример: при буксировке автомобиля с выключенным двигателем роль силы тяги играет сила натяжения троса.)
Неприятность заключалась в другом — универсальная формула (2) потеряла свою очевидность. Стало неясно, можно ли ее в таком простом виде использовать для решения различных задач или придется в каждом случае специально вычислять полезную мощность, опираясь на конкретное устройство двигателя.
Рассмотрим, например, игрушечный автомобиль, где источником энергии является энергия упругой деформации пружины. Для упрощения пренебрежем массой колес и пружины. Полезную работу в этом случае совершает сила, приложенная к корпусу автомобиля, которая равна сумме силы \(~\vec F_0\), действующей на ось колеса, и силы натяжения \(~\vec F_n\) действующей на стенку корпуса; следовательно,
\(~P_0 = (F_0 - F_n) \upsilon\) .Так как масса колеса равна нулю, сумма всех действующих на него сил равна нулю, т. е.
\(~F_0 = F_T + F_n\) .Поэтому P0, как и в формуле (2), оказывается равной произведению FTυ. В чем же дело? Может быть, это случайность?
Чтобы понять причину такого совпадения, задумаемся о том, что мы называем полезной механической работой при движении транспортного средства любой природы в общем случае. Во-первых, это работа против сил сопротивления \(~A_1 = F_C \Delta l\), во-вторых, работа по увеличению кинетической энергии поступательного движения \(~A_2 = \frac{m \upsilon^2_2}{2} - \frac{m \upsilon^2_1}{2}\) и, в-третьих, работа по изменению потенциальной энергии \(~A_3 = mg \Delta h\). К потерянной энергии относят тепловые потери в механизме, кинетическую энергию вращения колес, движения шатунов, поршней и т. д., другими словами — все, что не входит в энергию поступательного движения транспортного средства как целого.
Теперь — немного математики. Умножим обе части формулы (1) на Δl. Учитывая, что \(~ma \Delta l = \frac{m \upsilon^2_2}{2} - \frac{m \upsilon^2_1}{2}\), a \(~mg \Delta l \sin \alpha = mg \Delta h\), запишем
\(~F_T \Delta l = F_C \Delta l + \left(\frac{m \upsilon^2_2}{2} - \frac{m \upsilon^2_1}{2} \right) + mg \Delta h\) .Получается, что величина, формально составленная как работа силы тяги FT на пути Δl (на самом деле сила тяги работы не совершает), в точности равна полезной работе A1 + A2 + A3. Следовательно, полезную мощность можно смело вычислять по формуле (2)!
Итак, мы выяснили, что сила тяги, определенная как внешняя сила, входящая в уравнение движения (1), работы не совершает, так как она приложена к неподвижной точке колеса. Кроме того, та часть работы двигателя, которую называют полезной, равна работе силы тяги, как если бы она была приложена не к неподвижной точке, а к движущемуся корпусу транспортного средства. Но самое главное — мы еще раз убедились в том, что за привычными и обыкновенными, на первый взгляд, понятиями часто скрываются неожиданные вопросы и парадоксы, над которыми полезно и интересно поразмышлять.
www.physbook.ru
Пусть m секундный расход топлива, u скорость истечения газов из сопла двигателя относительно ракеты (относительно ракеты) , m gt; 0 и u gt; 0, (D - приращение, то есть "дельта".)
Работающий двигатель как бы забирает у ракеты непрерывно, порция за порцией, горючее и, сжигая его в камере сгорания, выбрасывает, образуя реактивную струю.
Пусть в некоторый момент времени двигатель забрал порцию горючего массой D m. Количество движения этой порции до сгорания направлено вверх и равно v D m, где v мгновенная скорость ракеты относительно Земли (абсолютная скорость) .
За малый промежуток времени D t масса D m сгорает и выбрасывается из сопла двигателя с относительной скоростью u в направлении, противоположном движению ракеты, то есть скоростью v u относительно Земли. Вначале, при v lt; u, абсолютная скорость истечения газов отрицательна (направлена к Земле) , а позже, когда v gt; u, положительна (направлена от Земли) .
После сгорания выбрасываемая масса обладает абсолютным количеством движения
( v u) D m,
следовательно, за время приращения е количества движения составит:
( v u) D m v D m = u D m.
В единицу времени изменение количества движения массы равно u D m / D t. Физически эта величина представляет собой силу F давления на струю, создаваемую работой реактивного двигателя. Учитывая, что D m / D t = m, получаем:
F = m u. (1)
Знак минус показывает, что сила F , действующая на образующуюся газовую струю, направлена к Земле.
По третьему закону Ньютона при взаимодействии двигателя с выбрасываемой им струй последняя действует на двигатель ракеты в противоположную сторону с силой F = F , то есть
F = m u (2)
Е называют реактивной силой.
Таким образом, при стационарном режиме работы реактивного двигателя сила тяги постоянна, направлена вверх (в сторону движения корабля) и равна произведению секундного расхода топлива на относительную скорость выбрасываемых газов.
Зная реактивную силу, можно написать уравнение движения ракеты, которое без учта поля тяготения имеет вид:
m D v / D t = m u, (3)
где D v / D t ускорение ракеты. При наличии поля тяготения уравнение движения будет:
m D v / D t = m u m g. (4)
Внешнее силовое поле не изменяет величины создаваемой двигателем реактивной силы, так как последняя определяется лишь режимом работы самого двигателя ракеты, оно меняет только закон движения корабля.
Интегрируя уравнение (3), К. Э. Циолковский впервые нашл, что скорость корабля в пространстве вне поля тяготения возрастает по логарифмическому закону:
v = u ln (m0 / m), (5)
где m0 начальная масса корабля, m его масса в произвольный момент.
info-4all.ru
На локомотиве различают 3 последовательных стадии передачи механической работы:
1)стадия осуществления на валах тяговых двигателей электровоза – происходит преобразование электрической энергии в механическом валу тяговых двигателей
2)механическая энергия с вала тяговых двигателей передается на рельсы через тяговую зубчатую передачу
3)механическая энергия с помощью силы 
– передается через тележку и кузов на автосцепку, которая связана с составом вагонов (именно сила тяги на автосцепки движения состава вагонов).
В соответствии с этими стадиями различают следующие виды силы тяги:
1)сила тяги на валу тяговый двигатель
2)касательные силы тяги 
3)сила тяги на автосцепки 
На любом локомотиве происходит преобразования возводимые энергией в механическую работу.
Подведенная энергия при этом претерпевает ряд преобразований на соответствующие преобразования. Каждый из этих преобразователей энергии может за 1 ед.времени преобразовать только ограниченно количество энергий, т.е. имеются ограничения:
1)по мощности тягового двигателя
2)по мощности тяговой передачи (может быть разной)
3)по сцеплению колес с рельс
4)по мощности дизеля (на тепловозе)
На электрической значение меньше ограничений:
1)по мощности на валу тягового двигателя
2)по сцеплению колес с рельсами
5.1. Принцип работы электродвигателя постоянного тока
Работа двигателя основана на силе Лоренца.
Сила Лоренца действует на заряды в движущимся магнитном поле и определяется по правилу левой руки для положения зарядов (магнитное поле должно входить в левую ладонь, 4 пальца направлены по направлению движения частицы, большой палец укажет направление силы Лоренца, которая будет изменять траекторию полета частицы).
()
Для отрицательного заряда 
будет направлена в противоположную сторону.
Поместим в проводник 
в магнитном поле, созданное полюсами.
N
B
S
Ничего пока не происходит. Пропустим ток через проводник. Сила проводника – ток заряженных частиц с индукцией В.
Линия индукции В входит в ладонь, 4 пальца по направлению тока, большой палец укажет действие силы 
.
Величина этой силы 
определяется по закону Ампера.
Под действием силы 
проводник начнет двигаться, однако как только проводник начнет двигаться в магнитном поле по закону Ленца ЭДС, которая будет определяться по формуле :
=ВlV
Направление ЭДС определяется по правилу правой руки. Магнитная индукция В направлена в ладонь, отогнутый большой палец –в сторону движения проводника, 4 пальца укажут генерируемой ЭДС.
5.2. Рамка с током в магнитном поле
Изогнем проводник в виде рамки со сторонами ABCDи поместим в магнитное поле с индукцией В
N
+ B
A
C
DЭДС
-
Вывода рамки подключен к 
и
к каждому кольцу
studfiles.net
Cтраница 3
Скорость скольжения бандажей по рельсам представляет собой разность скорости на окружности бандажей и скорости лоступательного движения локомотива. Если при проскальзывании бандажей колесной пары по рельсам напряжение на зажимах двигателя, связанного с ней передачей, остается постоянным, то зависимость силы тяги двигателя F к от установившейся скорости скольжения бандажей по рельсам можно получить на основании соответствующей тяговой характеристики двигателя. [31]
Нагруженность агрегатов трансмиссии определяется передаваемым крутящим моментом. В эксплуатационных условиях крутящий момент изменяется под влиянием сопротивления движению и скорости движения, колебаний подрессоренной массы, разрыва силового потока при переключении передач, изменения силы тяги двигателя при разгоне и торможении и ряда других причин. [32]
После выхода на гиперболическую часть характеристики бе влияние ее на развитие боксования уменьшается, но и на этом участке характеристики при боксовании колес напряжение генератора также может сильно возрасти. Если напряжение генератора при боксовании остается неизменным, то сила тяги электродвигателей боксующих колесных пар в зависимости от скорости будет уменьшаться более интенсивно, чем при гиперболической характеристике, а сила тяги небоксующих двигателей будет оставаться постоянной. [34]
Движение самолета описывается в скоростной системе координат. На этом рисунке: X0OY0 - земная система координат; XkOYk - траекторная система координат; XaOYa - скоростная система координат; V - воздушная скорость самолета, т - масса самолета; Р - сила тяги двигателей; D - сила лобового сопротивления; L - подъемная сила; & - угол тангажа; 0 - угол наклона траектории; а 6 - 0 -угол атаки. [35]
Космический корабль, имеющий лобовое сечение 5 50 м2 и скорость и10 км / сек, попадает в облако микрометеоров. В одном кубометре пространства находится один микрометеор. Масса каждого микрометеора УИ 0 02 г. Насколько должна возрасти сила F тяги двигателя, чтобы скорость корабля не изменилась. [36]
Анализ рис. 83, 84 и 85 6 показывает, что параметры v, Ner. Кроме того, они определяются главным образом условиями безопасности движения. Снижение скорости практически при одинаковых mNi и тпл вызвано повышением силы тяги двигателя и сопровождается перераспределением времени и пути движения на четвертой и пятой передачах. [37]
Допустим, что реактивный двигатель ракеты каждую секунду выбрасывает массу р, ( мю) продуктов сгорания топлива. Продукты сгорания во время выброса получают дополнительную скорость и относительно ракеты. Определим скорость ракеты w после сгорания этой порции топлива и рассчитаем силу тяги двигателя ракеты. [38]
Допустим, что в рассматриваемом случае срыв сцепления возник из-за снижения силы сцепления до значения Т0, меньшего силы тяги двигателей FK не - в момент, предшествующий срыву сцепления. Зависимость силы сцепления Т и скорости скольжения бандажей по рельсам уск ( кривая 3) устанавливают опытным путем. Точка А пересечения кривых 1 и 3 определяет расчетную установившуюся скорость скольжения бандажей по рельсам иск1 и соответствующую ей силу тяги FK1 двигателя при последовательном возбуждении, а точка Б пересечения кривых 2 и 3 - скорость скольжения бандажей по рельсам уск2 и соответствующую ей силу тяги двигателя при независимом или параллельном возбуждении. [39]
Когда автомобиль движется с постоянной скоростью и, сила тяги двигателя становится равной силе трения. Вся работа силы тяги в это время расходуется против силы трения и зависит от скорости движения автомобиля. Действительно, при скорости v автомобиль проходит в единицу времени расстояние, численно равное этой скорости. Поэтому сила тяги двигателя F на этом пути за единицу времени совершает работу Fv. Если скорость v увеличить, то двигатель также должен увеличить ежесекундно совершаемую работу. [40]
Ее вертикальная составляющая Fr, является подъемной силой, а горизонтальная составляющая Fc - силой сопротивления. Последняя уравновешивается или преодолевается силой тяги двигателя самолета. [41]
Это приводит к тому, что результирующая скорость потока воздуха над крылом будет больше, чем под крылом. Ее вертикальная составляющая Fn является подъемной силой, а горизонтальная составляющая Fc - силой сопротивления. Последняя уравновешивается или преодолевается силой тяги двигателя самолета. [42]
Мощность и сила тяги турбореактивного двигателя может быть значительно увеличена за счет использования режима форсажа. С этой целью в струю горячего газа, выходящего из турбины, впрыскивается топливо. Так как в струе горячего газа, выходящего из турбины, имеется большое количество кислорода, происходит горение топлива. В результате этого процесса, называемого дожиганием, температура, давление и, следовательно, скорость истечения газовой струи повышаются. За счет такого режима работы сила тяги двигателя кратковременно может быть увеличена на 25 - 30 % на малых скоростях и до 70 % при больших скоростях полета. [43]
Билл был озадачен и на этот раз, однако он вдруг понял, что пррисходит. Когда корабль летит в некотором направлении, а Билл для коррекции траектории отклоняет сопло на некоторый угол от направления движения, то корабль начинает двигаться внутри угла между прежним направлением движения и направлением силы тяги двигателя. [45]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Основной закон локомотивной тяги
Как известно, источником механической энергии для создания силы тяги на локомотиве являются электродвигатели (ТЭД), которые располагаются на тележках локомотива и, будучи подключенными к источнику электроэнергии, создают на валах своих якорей вращающие моменты Мдв. Последние через зубчатые передачи (с коэффициентом передачи µ) образуют на колесных парах вращающие моменты Мк. Рассмотрим образование силы тяги на примере одной колесной пары – рисунок 1.2
Рисунок 1.2 – Образования силы тяги
G0 – сила тяжести локомотива, приходящаяся на одну ось колесной па- ры (или сила нажатия колеса на рельс), кН,
Вращающий момент колесной пары может быть заменен парой сил F1 и F2. При этом сила F1 приложена к оси колесной пары, а сила F2 – к рельсу в точке «С» касания колеса и рельса. Очевидно,
F1 = F2 =Fк.дв
Где Fк.дв - вращающий момент преобразованный в силу тяги двигателя Fк.дв., приложенная к оси колесной пары.
В соответствии с третьим законом Ньютона (при любом взаимодействии двух тел возникают силы, действующие на оба тела. Опыт показывает, что силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению)
F1= -F2
в точке «С» возникает реактивная сила Fсц, которая приложена уже к колесу, равна по величине силе F2, но противоположна ей по направлению. Таким образом, силы F2 и Fсцвзаимно уравновешивают друг друга, т.е. нижняя точка колеса как бы фиксируется на рельсе, и тогда под действием силы F1 ось колесной пары перемещается влево: начинается перекатывание колеса по рельсу, т.е. поступательное движение локомотива с составом с какой-то скоростью vi. При этом сила тяги локомотива Fкравна:
Fк= N0л × Fк.дв
Где N0Л- количество осей локомотива
Силу Fсцназывают силой сцепления (колеса с рельсом). В результате образования именно этой силы создается мгновенный центр вращения колеса в точке «С» и происходит преобразование вращающего момента колесной пары в силу тяги
Fк.дв. При нормальном движении всегда:
Fк.дв. = Fсц.
Условием же нормального движения (без боксования) является следующее условие:
Fк.дв. £ Fсц.мах ,
Боксование (буксование) – вращение движущих колес локомотива с угловой скоростью, превышающей поступающую скорость движения локомотива.
Где Fсц.мах – максимально возможная (потенциальная) сила сцепления колеса и рельса,
Где Fсц.мах = 1000 × G0 ×y к
y к – коэффициент сцепления колеса и рельса.
Из (1.14) и (1.15) следует:
Fк.дв.£ 1000 × G0×yк
Выражение – есть основной закон локомотивной тяги: для получения нормального движения (без боксования) сила тяги двигателя должна быть меньше или, в крайнем случае, равна максимально возможной (потенциальной) силы сцепления колеса с рельсом!
Образование тормозной силы
Силы сопротивления движению – нерегулируемые силы. Поэтому для снижения скорости движения поезда или для его полной остановки необходимо иметь на поезде устройства, позволяющие при необходимости включать и регулировать дополнительную силу сопротивления движению, называемую в этом случае тормозной. Эта сила создается с помощью механического прижатия тормозных колодок к бандажам движущихся колес подвижного состава и потому такое торможение называется механическим.
Рассмотрим образование механической силы торможения – рисунок 1.8. При срабатывании автотормозов происходит прижатие тормозной колодки к бандажу колеса с помощью специальной рычажной передачи с силой нажатия К. Под действием силы нажатия Квозникает сила трения Вмежду колодкой и колесом:
B = 1000 × K × jк,
где jк– коэффициент трения между колесом и колодкой.
Сила Ввызывает реакцию буксы – силу B'. Причем В =B'.
Рисунок 1.8 – Образование тормозной силы
Заменим пару сил B и B’ равнодействующей парой сил В0и В0’: В=В’=В0=В0’.При этом сила В0’ приложена в точке касания колеса с рельсом (точка «С») к рельсу. При нормальном сцеплении (без юза) в точке «С» возникает равная ей по величине сила Bсц, но противоположная ей по направлению и приложенная к колесу, т.е. Bсц =В0’. Силы Bсци В0’взаимно уравновешивают друг друга, остается только одна сил B0 , которая приложена к оси колесной пары и направлена в сторону, противоположную движению поезда, – она и является тормозной силой Вт: Вт = В0.
При механическом торможении нормальное движение (без юза), аналогично режиму тяги, возможно только при соблюдении условия:
Вт £ Bсц.мах
Юз (юзование) - поступательным движением колеса по рельсу без вращения либо его вращение происходит против направления движения. Юз возникает в процессе торможения при т.н. срыве сцепления, когда тормозная сила превышает силу сцепления колеса с рельсом.
Но Bсц.мах , аналогично режиму тяги, равно:
Bсц.мах = 1000 × G0×yк
Получаем закон реализации нормального (без юза) процесса торможения:Вт£ 1000 × G0×yк , т.е. тормозная сила не должна превышать максимально возможную (потенциальную) силу сцепления колеса с рельсом.
Тяговой характеристикой локомотива называется зависимость силы тяги от скорости движения Fк =f(v). Наибольшая величина силы тяги необходима при трогании поезда с места, при наборе скорости и при движении по наиболее крутому подъему. Если бы величина Fк не зависела от скорости, а была бы все время постоянной, то тяговая характеристика изображалась бы прямой линией АБ, параллельной оси абсцисс, как это показано на рис. 6.23. Так как реализуемая
мощность локомотива равна произведению силы тяги на скорость (Nк = Fк • v), то ее зависимость от скорости при Fк = const выражается прямой линией ОС" (рис. 6.24). При этом полная мощность используется только при максимальной скорости. При меньших скоростях движения мощность локомотива недоиспользуется. В тоже время профиль пути состоит из подъемов, площадок и спусков, то есть является переменным. На подъемах сила тяги требуется больше, а скорость всегда меньше, а на спусках наоборот. В идеальном случае при переменном профиле пути тяговая характеристика соответствует закону равноплечей гиперболы (кривая ВС, рис. 6.23). При такой тяговой характеристике реализуемая мощность локомотива остается постоянной (линия В'C’, рис. 6.24), а следовательно, обеспечивается ее полное использование в широком диапазоне скоростей.
Конструкционная скорость локомотива — скорость локомотива, устанавливаемая с учётом допустимого воздействия его на путь, ходовых свойств, безопасности движения (предотвращения схода с рельсов) и прочности его деталей.
Расчетная скорость(Vр) – наибольшая скорость на участке, с которой может следовать поезд максимальной массы, установленной для данного типа локомотива и расчетного подъема неограниченной протяженности.
Техническая скорость (Vт) – средняя скорость движения при безостановочном пропуске поезда по участку, но с учетом фактически потерянного времени на разгоны и торможения из-за остановок поезда.
poznayka.org
Cтраница 2
При движении автомобиля с прицепом по грунтовой дороге в зимний период сила тяги двигателя также увеличивается. [17]
Почему скорость поезда на горизонтальном участке пути не возрастает бесконечно, если сила тяги двигателя действует непрерывно. [18]
Буксирование прицепа на дорогах всех типов при близких скоростях движения автомобиля с прицепом и без него сопровождается повышением силы тяги двигателя и трансмиссии автомобиля ( mNe увеличивается на 14 2 %, mNell на 6 6 % и mNem на 12 7 %) вследствие движения преимущественно на более низких передачах. Типы дорог, на которых проводились испытания автомобиля с колесной формулой 4X4 массой 2 4 т в летний период, приведены ниже. [19]
Допустим, что в рассматриваемом случае срыв сцепления возник из-за снижения силы сцепления до значения Т0, меньшего силы тяги двигателей FK не - в момент, предшествующий срыву сцепления. Зависимость силы сцепления Т и скорости скольжения бандажей по рельсам уск ( кривая 3) устанавливают опытным путем. Точка А пересечения кривых 1 и 3 определяет расчетную установившуюся скорость скольжения бандажей по рельсам иск1 и соответствующую ей силу тяги FK1 двигателя при последовательном возбуждении, а точка Б пересечения кривых 2 и 3 - скорость скольжения бандажей по рельсам уск2 и соответствующую ей силу тяги двигателя при независимом или параллельном возбуждении. [20]
Равнодействующая от сил давления, приложенных к стенке камеры сгорания и сопла, создает силу, направленную в сторону, противоположную истечению, - силу тяги двигателя. [21]
Если напряжение генератора при боксовании остается неизменным, то сила тяги электродвигателей боксующих колесных пар в зависимости от скорости будет уменьшаться более интенсивно, чем при гиперболической характеристике, а сила тяги небоксующих двигателей будет оставаться постоянной. [22]
Формирование синтезирующей модели начнем с нижнего уровня иерархии, на котором требуется найти оптимальное управление тягой двигателя обеспечивающее вертикальный подъем метеорологической ракеты на максимальную высоту, при условии, что сила тяги двигателя ракеты и запас топлива ограничены. [23]
Переходим к следующему этапу решения задачи, связанному с нахождением полного интеграла движения. Для этого силу тяги гиперреактивного двигателя заменим некоторым силовым полем. [24]
Буксир тянет за собой две баржи, двигаясь по прямолинейной траектории. Какой по модулю должна быть сила тяги двигателя буксира, чтобы при движении и буксир, и баржа находились в положении статического равновесия. [25]
Космический корабль летит с постоянной скоростью в облаке неподвижных микрометеорных частиц, которые испытывают с ним абсолютно неупругие соударения. Во сколько раз нужно увеличить силу тяги двигателя, чтобы: а) скорость корабля увеличить в два раза. [26]
Космический корабль летит с постоянной скоростью в облаке неподвижных микрометеорных частиц, которые испытывают с ним абсолютно неупругие соударения. Во сколько раз нужно увеличить силу тяги двигателя, чтобы: а) скорость корабля увеличить в два раза. [27]
Поверхностные нагрузки, действующие на ракету в различных условиях эксплуатации, могут быть программными и случайными. Основной программной нагрузкой на активном участке полета является сила тяги двигателей, отклонение которой от номинального режима весьма незначительно. [28]
С какой скоростью будет двигаться автомобиль при равномерном движении, если сила тяги двигателя постоянна, а общая сила сопротивления движению пропорциональна скорости. [29]
Вначале допустим также постоянство тяги реактивного двигателя и постоянство коэффициента трения. В простейшем случае будем считать, как это делают многие исследователи, что на всем участке разбега самолет движется так, что сила тяги двигателя направлена горизонтально. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
